第四节 多工位级进模的排样设计(一)
多工位级进模的设计(基础知识)(doc 23页)
的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。
显然，采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同，本章将重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。
2. 多工位级进模的排样设计排样设计是多工位级进模设计的关键之一。
排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。
冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工、装配和维修。
冲压件的形状是千变万化的，要设计出合理的排样图，必须从大量的参考资料中学习研究，并积累实践经验，才能顺利地完成设计任务。
排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。
确定排样图时，首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸，然后进行各种方式的排样。
在确定排样方式时，还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。
同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后，从几种排样方式中选择一种最佳方案。
完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。
当带料排样图设计完成后，模具的工位数及各工位的内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序，工件的排列方式；模具的送料步距、条料的宽度和材料的利用率；导料方式，弹顶器的设置和导正销的安排；模具的基本结构等就基本确定。
所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一，是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。
2.1 排样设计的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：（1）先制作冲压件展开毛坯样板（3~5个），在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排工件和载体分离。
《冲压工艺与模具设计》课程标准
《冲压工艺与模具设计》课程标准一、课程定位《冲压工艺与模具设计》是模具设计与制造专业的一门必修课程，也是专业核心课程之一。
通过该课程的学习使学生掌握冲压模具设计与制造的基本知识与基本技能，掌握冲压模具设计与制造的基本程序与方法，提高学生的实践动手能力和解决实际问题能力，实现理论与实践的紧密结合。
课程的学习采取工学结合，教、学、做一体化形式进行。
二、课程目标通过《冲压工艺与模具设计》课程的学习，使学生较系统地掌握各类冲压模具的设计基本原理和实际操作应用。
获得基本的理论基础知识、方法和必要的应用技能；认识到这类模具的实用价值，增强应用意识；逐步培养学生学习专业知识的能力以及理论联系实际的能力，为学习后继课程和进一步学习现代科学技术打下专业基础；同时培养学生的创新素质和严谨求实的科学态度以及自学能力。
具体目标：1.知识目标（1）能较好的掌握各类冲压工序（包括冲孔、落料、拉深、弯曲等）的基本概念和基础知识；（2）能较好的掌握各类冲压模具的功用、组成、工作原理和应用；（3）具有阅读并分析典型冲压模具组成、工作原理及特点的能力；（4）具有初步的对各类冲压模具的调试和排故能力。
2.能力目标（1）自主学习的能力；（2）通过网络、期刊、专业书籍、技术手册等获得信息能力，收集资料的能力；（3）解决问题、分析问题的能力；（4）具有制定、实施工作计划的能力；（5）具有理论知识的实际应用能力。
3.素质目标（1）能阅读冲压模具和冲压机械的相关技术文件。
（2）初步具备冲压模具安装，调试，故障维修能力。
（3）能够读懂检修方案，并掌握检修方案的制定程序及方法。
（4）根据典型冲压模具装配的训练，掌握零件装配的基本方法及技巧。
（5）持续学习，不断更新科学知识，提高技术水平。
（6）培养学生勤于思考、认真工作的良好作风。
三、课程设计1.设计思想（1）坚持以高职教育培养目标为依据，基于本课程在化机类专业知识、能力构筑中的位置及这门技术的特点，突出应用能力和综合素质培养，充分注意“教、学、做”三结合。
多工位级进模设计(冲压与模具)_1235
精度要求较高的中、小型零件。
7.1.2 多工位级进模分类
1.按冲压工序性质分类 (1)冲裁多工位级进模 (2)成形工序多工位级进模 2.按冲压件成形方法分类 (1)封闭形孔级进模 (2)切除余料级进模
(1)封闭形孔多工位冲压
(2)切除余料多工位冲压
浮动导轨式导料装置
7.4.5 导正销
条料的导正定位方法，常使用导正销与侧刃配合定 位，侧刃作定距和初定位，导正销作为精定位。
凸模式导正销结构形式。
凸模式导正销结构形式
导正销伸出长度
7.4.6 卸料装置
1.作用及组成 2.结构 3.安装 4.卸料螺钉
弹压卸料板组成
1-凸模;2-凹模镶块;3-弹压卸料板;4-凸模;5-凸模导向护套;6-小凸模;7-凸模加强 套 ;8- 上 模 座 ;9- 螺 塞 ;10- 弹 簧 ;11- 垫 板 ;12- 卸 料 螺 钉 ;13- 凸 模 固 定 板 ;14- 小 导 柱;15-导套
7.2.2 多工位级进模排样设计内容
(1)坯料排样(详见第二章相关内容)； (2)冲切刃口确定； (3)工序排样。
排样示意图
7.2.3 冲切刃口设计
1.冲切刃口设计原则 2.坯料切废后相关部位连接方式 (1)塔接 (2)平接 (3)切接
(1)塔接
(2)平接
(3)切接
7.2.4 工序排样
n
[例7-2] 某排样图为单中载体，隔一步设有导正销导正，
步数n=25，步距公差±T/2=±0.002mm，则条料定位累计
误差为
T =CT ∑
25 =1.2×(1/2)×0.004×
=0.012 mm
探讨多工位级进模排样设计的技巧
探讨多工位级进模排样设计的技巧排样是模具结构设计的主要依据，排样图设计的好坏，直接关系到模具结构设计，排样图设计有错误，会导致制造出来的模具无法冲出合格的制件，从而导致模具报废，对于初次完成多工位级进模设计的工程技术人员来说，这种体会往往是刻骨铭心的，永远不会忘记的。
多工位级进模的排样设计，与单工序模的排样设计相比要复杂得多、重要得多，可以说没有排样图就无法设计多工位级进模。
在相关的资料书籍中，对于多工位级进模的排样图设计所涉及的，例如：步距、料宽如何确定？采用何种载体方式？如何进行条料定位及步距控制？等等，都有详细的阐述，本文所论述的是除了上述所需要考虑的方面，在多工位级进模排样设计中，同样需要考虑的一些技巧。
对于采用条料的多工位级进模，由于条料的长度有限，条料进给是不连续的，此时在设计排样时应考虑尽量避免冲半个孔，以防止凸模受力不均而折断，尤其对于一些细小凸模或异孔凸模的尖角部分，也应避免出现残孔或只冲出细小局部，应考虑冲全孔，以防止凸模受偏载载荷而损坏模具。
第一工位一般安排冲孔和冲导正销孔，第二工位设置导正销，以导正带料，在后续的工位中，视其工位数和易发生带料窜动的工位设置导正销，也可每隔2～3个工位设置导正销，第三工位根据冲压材料的定位精度，可设置送料步距误差检测装置。
为提高凹模镶块、卸料板、凸模固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，应在排样中设置空工位，数量和位置根据模具结构的要求而定（参《中国新技术新产品》2013年第3期《浅谈多工位级进模空工位的设计》）。
在进行拉深模拉深排样设计时，可在拉深工位前设置切口、切槽等工序，以使材料方便变形。
如果在凸包上有孔时，可先冲出一个小孔，压凸成形后，再冲到要求的尺寸，这样设计的作用是使材料更有利于流动。
对于复杂形状的凸模，应使凸模设计简单，以便易于加工和保证强度，这样有可能增加冲裁工位，但即使这样也应如此进行。
在弯曲成形时应沿金属材料的纤维方向，材料的径向对弯曲件，尤其是弯曲半径较小时，将影响弯曲件的质量。
多工位级进模设计解析
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二、多工位级进模的分类
1.按冲压工序性质分 1)多工位级进冲裁模具
2)多工位级进冲裁成型模具
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3)多工位级进冲裁拉深模具
4)多工位级进冲裁成型模具
(4)合理确定冲裁位置。凹模孔型距离太近影响其强度,太远又会增大 模具外形,浪费材料,且降低冲裁精度。
(5)为保证条料送进步距的精度,必须设置导正孔,其位置尽可能设置在 废料上,这样可增大导正直径,使工作更为可靠。
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(6)有冲孔与落料工序时,冲孔在前,有时可以将以冲孔作为导正孔。若 工件上没有孔,则可在第一工位上设置工艺孔,以做导正孔用。
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特点
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分类
3 排样设计
4 模具结构设计
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一、多工位级进模的特点
1.可以完成多道冲压工序，局部分离与连续成形结合。 2.具有高精度的导向和准确的定距系统。 3.配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。 4.模具结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，制造 和装调难度大。
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排样示意图
方 盒 级 进 模 排 样 示 意 图
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3.1 多工位级进模的设计步骤
(1)接受设计任务,研究原始资料,收集有关数据。 (2)进行工艺计算。 (3)绘制零件展开图,设计条料排样图并进行工艺会审。 (4)模具结构设计,并绘制装配草图。 (5)绘制模具装配图、零件图,编写模具使用维修说明书。
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第四节 多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素 (2)平接
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第四节 多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素 (3)切接
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2．多工位级进模的送料方式
3．零件形状 4．冲裁力的平衡 1)力求压力中心与模具中心重合，其最大偏移量不超过模具长
度的1／6(或宽度的1／6)
2)多工位级进模往往在冲压过程中产生侧向力，必须分析侧向 力产生部位、大小和方向，采取措施，力求抵消侧向力。
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第四节 多工位级进模的排样设计
6）制件上的孔位置精度要求高时，在不影响凹模强度前提下， 尽量在同一工位中冲出以便保证制件质量。
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第四节 多工位级进模的排样设计
一、条料排样图设计原则
7）当工序较多时，一般将分离工序安排在前，接着安排弯曲、拉 深等成形工序。对精度要求较高的拉深件和弯曲件，应在成 形工序后再安排整形工序，最后安排切断或落料工序。
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第四节 多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素 9．注意条料在送进过程中的阻碍 10．具有侧向冲压时，注意冲压的运动方向 11．当零件外缘或形孔采用切废法分段切除时，应注意各段 间的连接，要十分平直或圆滑，保证被冲零件的质量。
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第四节 多工位级进模的排样设计
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第四节 多工位级进模的排样设计
三、载体设计
载体作用主要是为了消除或减少带料在各工位变形时所产 生的相互影响，顺利地将制件运送到各工位进行冲裁、弯曲 、翻边、拉深、成形等，保证送进稳定，定位准确。因此， 必须保证载体的强度和刚度。
多工位级进模设计
称为冲切刃口设计。冲切刃口设计确定了该零件形状的冲切顺序，是工序排样前必须完成的设计工 作。
工序排样确定模具由多少工位组成、每个工位的具体加工工序等，是级进模设计的灵魂。
图 2.3 所示为三种排样方案的比较。
a） a）支架零件图
b） b）排样图
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a）毛坯排样 b）冲切刃口设计 c）工序排样
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二、毛坯排样 毛坯排样就是确定冲压件毛坯外形在条料上的截取方位及与相邻毛坯的关系。毛坯排样方案对
（1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副 模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。
（2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设 计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。
第三节 多工位级进冲压模具的设计步骤
1. 收集并分析有关设计的原始资料 原始资料主要包括：冲压件的产品图及技术条件；原材料的尺寸规格、性能及供应状况；产品 的生产批量；工厂现有的冲压设备条件；工厂现有的模具制造条件及技术水平；其他技术资料等。 其中，产品图是工艺设计最直接的原始依据；其他技术资料是冲压模设计的参考资料；而其余原始 资料对确定冲压件的加工方法、制定冲压工艺方案和选择模具的结构类型均有着直接的影响。 2．排样设计 工艺设计包含了工艺性分析和工艺方案的确定两方面内容。工艺性分析主要是从产品的结构形 状、尺寸、精度、原材料等方面对其进行分析，分析的结果应得出该产品工艺性好或不好的结论， 若工艺性不好，则工艺设计人员应同产品设计人员进行协商，在保证产品使用要求的前提下进行调 整，否则应从模具结构上采取措施。 在工艺分析的基础上，综合考虑产品质量、生产效率、设备条件、模具结构、操作安全与方便、 生产批量、经济性等诸因素，经过分析比较得出适合具体生产条件的最佳工艺方案。 排样设计是多工位级进模设计的灵魂。排样设计反映了产品的加工过程、模具结构及材料的利 用率。排样设计是多工位级进模工艺设计中的关键一步。 3． 总体概要设计 以工序排样图为基础，根据产品零件的成型要求，确定模具及其组件的结构形式、装配关系、 设备类型等。概要设计的结果应是模具的装配草图。 4． 零件详细设计 确定模具各组成零件的具体结构形式、尺寸、精度、选用的材料、加工的技术要求、热处理方 法及要求等。零件详细设计的结果应是模具的零件图。
第四节多工位级进模的排样设计
第四节多工位级进模的排样设计多工位级进模排样设计是指在一次进模运行中，利用模具上的多个工位，同时加工多个工序，提高运行效率的一种排样设计方法。
在传统的单工位连续模具排样设计中，模具在一次进模运行中只加工一道工序，造成了生产效率低下的问题。
而多工位级进模排样设计则通过合理的排样布局，将多个工序同时安排在同一模具上，充分利用机床的进给时间，提高生产效率。
在多工位级进模排样设计中，首先需要对产品的工序进行分析和归类，将相同性质的工序进行归类，按照工序的先后顺序，确定在一次进模运行中要加工的工序。
然后，根据加工工序的数量，确定需要的工位数量，同时考虑每个工序的加工时间、装夹时间和切换时间等因素，制定出合理的进模时间表。
接下来，根据进模时间表，进行排样布局设计。
在排样布局设计中，需要考虑多个工序之间的顺序、位置和间距等因素。
通常情况下，相邻工序的位置尽量靠近，以缩短切换时间；同时，各个工序之间要保持一定的间距，以方便装夹和操作。
此外，还需要考虑排样的可行性和工件的几何形状等因素，确保排样布局的合理性和稳定性。
在进行排样布局设计时，还可以利用计算机辅助设计软件进行模拟和优化。
通过虚拟的模具和工件，可以对排样布局进行可视化和动态模拟，快速评估不同布局的效果，并进行优化调整。
通过反复的模拟和优化，可以得到一个更加理想的排样布局方案。
总之，多工位级进模排样设计是一种提高生产效率的重要方法。
通过合理的工序归类、进模时间表制定和排样布局设计，可以充分利用机床的进给时间，提高生产效率，降低生产成本，提高企业的竞争力。
同时，借助计算机辅助设计软件的支持，可以进一步优化排样布局方案，提高设计效率和准确性。
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多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
2．多工位级进模的送料方式 3．零件形状 4．冲裁力的平衡 1)力求压力中心与模具中心重合，其最大偏移量不超过模具长 度的1／6(或宽度的1／6) 2)多工位级进模往往在冲压过程中产生侧向力，必须分析侧向 力产生部位、大小和方向，采取措施，力求抵消侧向力。
3）合理确定冲裁位置，防止凹模形孔距离太近而影响其强
度。
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多工位级进模的排样设计
一、条料排样图设计原则
4）为保证条料送进步距的精度，必须设置导正孔，且尽可能
设置在废料上，这样可增大导正直径，使工作更为可靠。
5）有冲孔与落料工序时，冲孔在前，有时可以将已冲孔作导正 孔。 6）制件上的孔位置精度要求高时，在不影响凹模强度前提下， 尽量在同一工位中冲出以便保证制件质量。
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二、条料排样图设计时应考虑的因素
9．注意条料在送进过程中的阻碍
10．具有侧向冲压时，注意冲压的运动方向 11．当零件外缘或形孔采用切废法分段切除时，应注意各段 间的连接，要十分平直或圆滑，保证被冲零件的质量。
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多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
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多工位级进模的排样设计
一、条料排样图设计原则
1） 合理确定工位数，工位数为分解的各单工序之和。
工位数确定原则是：在不影响凹模强度原则下，工位
数选的越少越好，这样可以减少累积误差，使冲出的 制件精度高。 2）尽可能考虑材料的利用率，尽量按少、无废料排样，以 便降低制件成本、提高经济效益。
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多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
8．正确设置侧刃位置与导正孔 侧刃是用来保证送料步距的。所以，侧刃一般设置在第一工
位。
导正孔与导正销的位置设置，对多工位级进模的精确定位是 非常重要的。 对圆形拉伸件的多工位级进模，一般不设导正。
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料精度，可采用误差平均效应的原理来增加导正孔数量。
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第二章
多工位级进模
作业： 思考题 P82：
10、12
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第二章
多工位级进模
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第二章
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第二章
多工位级进模
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应用范围：料厚t＝0.2～0.4mm 制件一端有弯曲或有几
个方向上有弯曲的场合。 4．双侧载体 特点：条料送进平稳，定位精度高，材料利用率低。一 般均为单排。 应用范围：薄料、制件精度要求高。 料厚t<0.2 mm, 工
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位数多(可大于15个)
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
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第二章
多工位级进模
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第二章
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第二章
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多工位级进模的排样设计
一、条料排样图设计原则
7）当工序较多时，一般将分离工序安排在前，接着安排弯曲、
拉深等成形工序。对精度要求较高的拉深件和弯曲件，应在
成形工序后再安排整形工序，最后安排切断或落料工序。 8）冲制不同形状பைடு நூலகம்尺寸的多孔工序时，尽量把大孔和小孔分开 安排在不同工位，以便修磨时能确保孔距精度。 9）为提高凹模强度及便于模具加工与制造，在冲裁形状复杂的 制件时，可用分断切除方法，即将其分解为单形孔分步进行 冲裁。
法加强载体，防止送料时因条料刚性不足而失稳，既影响制
件的几何形状或尺寸产生误差，还导致送料阻碍，无法实现 冲压过程的自动化
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
6．载体的其它形式 2）在自动冲压时，为了实现精确可靠的送料，可以在导
正孔之间冲出长方孔，采用履带式送料；为了进一步提高送
多工位级进模与冲压自动化
少年辛苦终身事， 莫向光阴惰寸功。 ——杜荀鹤
宋
斌
主讲
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多工位级进模的排样设计
设计多工位级进模时，首先设计条料排样图。因为条料排样图
是设计多工位级进模的重要依据。条料排样图设计得好坏及合理
与否，直接影响到模具设计的成败，因此，排样图设计时应有多 个方案，进行比较、归纳、综合得出最佳方案。
载体作用主要是为了消除或减少带料在各工位变形时所产 生的相互影响，顺利地将制件运送到各工位进行冲裁、弯曲
、翻边、拉深、成形等，保证送进稳定，定位准确。因此，
必须保证载体的强度和刚度。 依靠合理选择载体形式来达到既保证送进精度，又提高材 料的利用率。
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
5．中间载体 特点：具有单侧载体和双侧载体的优点，可节省大量的材
料。中间载体适合对称性零件的冲制，最适合对称且两外侧
有弯曲的制件，这样有利于抵消两侧压弯时产生的侧向力。 应用范围：料厚t＝0.5～2.0mm 工位数可大于15个
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
6．载体的其它形式 1）在料厚t≤0．1mm的薄料冲压时，可采用压肋和翻边方
1．边料载体 特点：方法简单、可靠、省料(可多件排样)、应用较广。
应用范围：料厚t≥0．2mm , 步距S>20mm。
2．原载体 特点：可多件排样，适合薄料，但需采用拉式送料装置或 张紧机构。 应用范围：料厚t≤0．2mm。
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
3．单侧载体 特点；载体刚性欠佳。增加桥接式载体。
多工位级进模切废后，各段的连接方式有三种： (1)搭接
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多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
(2)平接
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多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
(3)切接
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三、载体设计
多工位级进模的排样设计
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多工位级进模的排样设计
一、条料排样图设计原则
10）多工位级进模中弯曲件排样与外形尺寸及变形程度有一定
关系，一般以工件的宽度方向作为条料的送进方向。
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第四节
多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
1．企业的生产能力与生产批量 1)企业生产能力不足，生产批量很大时，可采用双排或多排排样 ，在模具上提高效率。 2)生产能力与批量相适应时，单排排样较好。
许一副模具冲出的零件的毛刺方向有正有反。
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第四节
多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
7．冲压件的毛刺方向
2)带有弯曲工艺的冲压件，设计条料排样图时，应当使毛刺面 在弯曲件的内侧，这样既使 零件外形美观，又不会使弯曲
部位出现边缘裂纹。
3)如果采用分断切除废料方法，会出现一个冲压件的周边毛刺 方向不一致，这是不允许的，应十分注意。若在排样图设计 时有困难，则可在模具设计时采用倒冲来满足其要求。
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第四节
多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
5．模具结构
6．被加工材料 (1)材料供料状态 (2)加工材料的物理力学性能 (3)纤维方向 (4)材料利用率
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第四节
多工位级进模的排样设计
二、条料排样图设计时应考虑的因素
7．冲压件的毛刺方向
1）当冲件图样提出毛刺方向要求时，无论条料排样图是双排 还是多排，应保证多排冲出的零件毛刺方向一致，绝不允